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生物奥赛3专题三 植物学


专题三 植物学
? 一、植物形态解剖 ? 二、植物分类 ? 三、植物生理

(表皮、周皮)
(薄壁组织) (厚壁组织)

按来源的性质分
(1) 原分生组织 直接由胚细胞保留下来,一般具有持久而强烈的 分裂能力,位于根端和茎端较前的部分。 (2) 初生分生组织 由原分生组织刚衍生的细胞组成,细胞在

形态上 已出现了最初的分化,但仍具有较强的分裂能力。 (3) 次生分生组织 由成熟组织的细胞,经历生理和形态上的变化, 脱离原来的成熟状态转变而成

原分生组织和初生分生组织合称为顶端分生组织: 与根和茎不断生长有关。

侧生分生组织属于次生分生组织: 与根,茎的加粗生长有关。

(侧生分生组织主要存在于裸子植物和木本的双 子叶植物) (居间分生组织属于初生分生组织,主要存在于 禾本科字物茎的基部和葱,韭,松叶的基部)

导管

筛管

分泌组织:
概念:能合成一些特殊的有机物或无机 物,并把它们排出体外.细胞外或积累于细胞 内的结构。 外部的分泌结构: 常见的类型有腺表皮、腺毛、蜜腺和排水器 (由水孔和通气组织组成)

内部的分泌结构: 包括分泌细胞、分泌腔或分泌道以及乳汁管.

裸子植物针叶的结构

的变态

一、叶的形态
㈠、植物叶的组成 叶由叶柄、叶片和 托叶三部分组成,叶片 扁平、绿色,是叶行使 其功能的主要部分。具 有叶片、叶柄和托叶三 部分的叶称为完全叶, 缺少其中任一部分或两 部分的称为不完全叶。

(二)、植物叶的形状:1、叶形

(二)、植物叶的形状:2、叶脉

(三)、单叶和复叶
单叶:一个叶柄上只生一张叶片。 复叶:一个叶柄上生许多小叶。 羽状复叶、掌状复叶、三出复叶 单身复叶:一个叶轴上只具有一个叶 片。

单叶和复叶的区别
1、叶轴的顶端没有顶芽,小枝常具顶芽; 2、小叶的叶腋没有腋芽,小枝的叶腋有腋 芽; 3、复叶脱落时,先小叶脱离,最后叶轴脱 落,小枝上只有叶脱落; 4、叶轴上的小叶与叶轴成一平面,小枝上 的叶与小枝成一定角度。

(上表皮)

(叶脉)

(叶肉) 栅栏组织 海绵组织 (下表皮)

(禾本科)

无分化

:与叶的伸展卷缩有关

角质层
表皮细胞多层

气孔下陷



二、花药的发育
? (一)初期的结构及分化 ? 1、初期的结构(未分化的花药)(由花托 上雄蕊原基发育而来) ? 未分化的花药 原表皮(外) ? 基本分生组织(内)

2、分化
? (1)孢原细胞的出现:四角各出现一列大核 细胞 ? (2)周缘细胞(壁细胞)与造孢细胞的形成
? 孢原细胞(平周分裂) ? 外:周缘细胞(初生壁细胞) 内:造孢细胞

? (3)药隔的形成 ? 中部细胞(分裂分化) 药隔维管束 ? 药隔薄壁细胞 ? (4)原表皮→表皮

(二)花粉囊壁的形成、发育和功能
? 1、形成 ? 周缘细胞(初生壁细胞)→(平周,垂周分裂)(外)药室内壁 (一层大型细胞)(中)一层或几层细胞(内)绒毡层(一层大 型细胞) ? 2、发育 ? (1)药室内壁→(自半径方向伸长)(垂周,内切向壁增厚) 纤维层 ? (2)中层:早期分解,吸收,消失 ? (3)绒毡层→(核型)多核↗(壁溶)原生质团→胶体溶液 ? ↘ (壁不溶内面物质渗出) ? 3、功能 ? (1)纤维层 :具保护和开裂的作用 ? (2)绒毡层:对花粉粒的形成和发育起重要的营养和调节作用

三、花粉粒的发育和形态结构
? 通常所讲的花粉粒实际包括两种 状态。未成熟的花粉粒叫小孢子 ? 成熟的花粉粒叫雄配子体。

(一)小孢子(单核花粉粒) 的形成
? 造孢细胞→(分裂)(或不分裂) 花粉母细胞(小孢子母细胞)→ (减分)单核花粉粒(小孢子)

减数分裂
? ? ? ? ? ? 包括二次连续的核分裂 1、第一次分裂 四个时期:前、中、后、末 前期Ⅰ比有丝分裂时间长,分5个阶段 (1)细线期:核内出现细线状染色体 (2)偶线期:同源染色体两两配对 同源染色体:来自父本和母本的相似染色体,即具有相同形 态和相似的基因 ? (3)粗线期:染色体缩短变粗,同源染色体中每条染色体 形成两染色单体,但着丝点仍相连,此时在非姐妹染色体的 染色单体之间发生交叉交换遗传物质(片段互换、基因互换) ? (4)双线期:染色体继续螺旋缩短,紧密配对的同源染色 体开始相互分离,但在发生交换的地方,仍连在一起,呈现 X、V、O、8等形状。 (5)终变期:染色体更为缩短,此时易于计数,核仁、核膜消 失,纺锤丝出现:

? 中期Ⅰ:各成对染色体(同源染色体) 移向细胞中央(赤道面上)纺锤体形成。 ? 后期Ⅰ:同源染色体分离,分别移向两 极,每一极的染色体数目减半 ? 末期Ⅰ:染色体解螺旋,形成染色质, 核膜、核仁出现,子核形成。子核为单 倍体。 ? 2、第二次分裂: 为染色体的分离,分 裂过程为前、中、后、末各期,整个分 裂的结果,产生四个子细胞,暂时不分 开,称四分体。子细胞即为小孢子。

(二)雄配子体(成熟花粉粒) 及雄配子(精子)的形成
营养细胞 精子 小孢子(单核花粉粒) 有丝分裂 → 生殖细胞————→精子

?

? 一个成熟的花粉粒即为雄配子体,有两种 情况:(二核花粉粒、三核花粉粒)

(三)成熟花粉粒的形态结构
? ? ? ? ? ? ? ? 1、形状:一般为圆球形、椭圆形、三角形等 2、大小:一般直径15----50微米,特殊200以上(南瓜) 3、结构: 外壁 a壁 内壁 成熟花粉粒 b营养细胞(一个) c生殖细胞(或为二精子) 外壁较厚,硬而缺乏弹性,表面光滑或具各种雕纹,突起棘刺, 囊状翅等。有萌发孔和萌发沟。具有一定的色彩(黄、橙黄) ? 主要成分为孢粉素,还有类胡萝卜素,类黄酮素,类脂及蛋白质。 ? 内壁,柔薄,富弹性,由纤维素,半纤维素,果胶质,蛋白质等 组成

? 花粉粒的形成: 4个小孢子(4分体)分离,成单核 花粉粒, 有丝分裂成2个细胞,大的是营养细 胞,小的是生殖细胞(2核花粉粒) 有的植物的生殖细胞再进行一次有 丝分裂产生2个精子,与营养细胞一 起构成3核花粉粒.

? 花粉粒的形态结构: 外壁:光滑;有刺;有沟(萌发沟) 内壁 营养细胞 生殖细胞 ? 花粉粒的化学成分:蛋白,糖类,脂,灰份, 水分 ? 花粉败育和雄性不育: 败育原因:花粉母细胞不能进行减数分裂 花粉粒保持在单核或双核 绒毡层作用消失

? 花粉植物 通过利用花药或花粉粒进行离体培 养,使之长出愈伤组织 (callus)或胚状体 (embryoid),然后由其分化成植株。这些 植株就称为花粉植物(Pollen plant)。 其主要特点有: ★ 单倍体,故又称单倍体植物; ★ 不能正常开花结实,需经人工或自 然加倍,才能正常结实; ★ 通过加倍,可以很快得到纯合二倍 体植物(pure diploid plant).

三、花粉败育和雄性不育
? 1、 花粉败育: ? (1)概念:花粉没有经过正常发育,不能起 生殖作用。 ? (2)原因 ? ① 花粉母细胞减数分裂不正常 ? ② 营养不良 ? ③ 绒毡层作用无常 ? ④ 不产生精子 ? 上述现象的发生,常与环境条件相关,如温度 过低,干旱等。

? 2、 雄性不育 ? (1)概念:产生的花药或花粉不能正常 地发育,成为畸形或完全退化,雄蕊发 育不正常无生育能力 ? (2)原因 ? ① 花药退化 ? ② 不生花粉 ? ③ 花粉败育 ? 生产中应用:杂交育种,可免去人工去 雄常用药物杀雄。

第四节 胚珠的发育和胚囊的形成
? 一、胚珠的结构及其类型
? ? ? ? ? ? ? ? ? 1、结构 雄蕊花药的花粉囊产生小孢子 雌蕊子房内的胚珠产生大孢子 (1)珠心(大孢子囊):为主要部分,其内产生大孢子(单核 胚囊)进一步产生卵。 (2)珠被:二层或一层(前者:小麦,棉花。 后者:胡桃,向 日葵)。 (3)珠孔:由珠被围成,是珠心与外界相通的孔。 (4)珠柄:连接胚珠与心皮的构造。 (5)合点:胚珠基部珠被,珠心和珠柄愈合的部分,即维管束 进入胚珠的点。 (6)胚囊:由珠心中产生的胚囊母细胞减分而来。

2、类型:
? ? ? ? ? ? 由于珠柄和其它各部分生长速度不匀而 形成不同类型。 (1)直生胚珠(大黄,酸模,荞麦) (2)倒生胚珠(大多数被子植物) (3)横生胚珠(锦葵) (4)弯生胚珠(芸苔,豌豆,蚕豆,禾本 科) (5)拳卷胚珠(仙掌属,漆树)。

3、胚珠的形成
? 胚珠是在心皮内侧沿复缝处的胎座 上发展起来的,最初产生的一团突起是 胚珠的珠心,由珠心基部外围的细胞加 速分裂形成珠被,在顶端留下一个小孔, 即为珠孔。 ? 一层珠被(胡桃,向日葵,银莲花) ? 二层珠被(较多,如小麦,水稻,油菜, 棉,百合)

二、胚囊的发育和结构
(一)大孢子(单核胚囊)的发生

(二)、成熟胚囊(雌配子体)形成和结构

(一)大孢子(单核胚囊)的发生
? ? ? ? ? ? 在珠孔端珠心表皮下开始发生一个大的细胞, 核大,质浓-------称为孢原细胞。 1、大孢子母细胞的形成 ① 孢原细胞→(直接发育)胚囊母细胞 ② 孢原细胞 →周缘细胞 (平周分裂)↘ 造孢细胞→(长大)胚囊母细 胞 2、大孢子的形成(单孢型或称蓼型胚囊)

? 胚囊母细胞→(减数分裂)4个大孢子→(三个退化)(远珠孔端一个 发育)大孢子 (排成纵行) ? (单核胚囊)

(二)、成熟胚囊(雌配子体)形 成和结构
? 1)形成: ? 大孢子(单核胚囊)→(三次有丝分裂)八核胚囊 ? 2)结构和功能 ? ? 结构:7细胞8核或7核 ? ?

反足细胞3个 极核2个(中央细胞) 助细胞2个 卵1个

功能
? ? ? ? ? ? 卵:受精后发育为胚 助细胞: ① 诱导花粉管进入胚囊 ② 分泌酶类物质,促进花粉管末端溶解 ③ 转运珠心物质进入胚囊 中央细胞:发育为胚乳,贮藏营养 反足细胞:转运物质进入胚囊 丝状器:是助细胞壁向内生长伸向助细胞中 间的不规则的片状或指状突起,大大增加了质膜 的表面积,有利于增进营养物质的运转。

第五节

开花,传粉与受精

一、开花
? 1、概念:当雄蕊中的花粉粒和雌蕊中的胚 囊(或二者之一)已经成熟。花冠,花萼 张开,雌、雄蕊露出的现象称为开花。 ? 2、开花的习性 ? (1)开花年龄:几个月至几十年。 ? (2)开花的季节和一天中开花时间 ? (3)花期的长短: 每株 几天至终年 ? 每朵 几分钟至80天

二、传粉
? 概念:成熟的花粉粒借外力传送到雌蕊柱头上的过程 称为传粉。 ? 1、自花传粉 :花粉从花粉囊中散出后,落到同一花 的柱头上的现象称自花传粉(如大麦,小麦,豌豆, 香茄等) ? 实际应用中其概念常被扩大 ? 农作物中同株异花的传粉 ? 果树栽培中同品种异株间闭花传粉和闭花受精(豌豆, 苕子,落花生)是典型的自花传粉(实际上不存在传 粉) ? 意义:保证了在不利条件下的传粉受精。

? 2、异花传粉: ? 一朵花的花粉传送到同一植 株或不同植株,另一朵花的柱头 上的传粉方式。 ? 异花传粉比较普遍地存在, 与自花传粉相比,是一种进化的 方式。 ? 意义:使后代有较强的生活力和 适应性。

? 传粉:成熟的花粉粒借外力传到雌 蕊柱头上的过程。也称授粉 (pollination)。 自花传粉(self-pollination):成熟的 花粉粒传到同一朵花的雌蕊柱头上 的过程。 异花传粉(cross-pollination):一朵花 的花粉粒传到另一朵花的柱头上的 过程。

? 植物的异花传粉适应: 单性花(unisexual flower) 雌雄蕊异熟(dichogamy):一株植物或 一朵花上的雌、雄蕊成熟时间不一致。 雌雄蕊异长(heterogony) 雌雄蕊异位(herkogamy):同种个体只 产生一种两性花,但花中雌雄蕊的空间 排列不同,可避免自花传粉。 自花不孕(self-sterility):花粉落到同一 朵花或同一植株 上不能结实的一种现象。

?

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传粉的方式 昆虫传粉 风传粉 鸟传粉 水传粉 动物传粉 人工辅助传粉

鸟 传 粉

3、风媒花和虫媒花
? ? ? ? ? ? (1)风媒花 风 媒:靠风力传送花粉的方式称风媒。 风媒花:借风媒传粉的花。 风媒花的特点: ① 花序 柔荑,产生大量花粉。 ② 花:花被消失或单被,花丝长,花粉 轻,小,多,干燥,光滑,花柱长,柱头 膨大或为羽毛状。 ? ③ 开花习性:先叶开花。

? ? ? ? ? ? ?

(2)虫媒花 虫 媒:靠昆虫为媒介的传粉方式。 虫媒花:借虫媒传粉的花。 特点: ① 色,香,味。 ② 特殊的适应结构 例:马兜铃的花,花筒长,雌先熟,倒 毛。鼠尾草属(丹参)的花。 ? (3)其它传粉方式:水媒,鸟媒等

三、受精
? 概念:花内卵细胞和精细胞互相融合的 过程。

? 1、花粉粒的萌发: ? 经过柱头的识别作用,被接受的花 粉粒吸收水分,内壁在萌发孔处向外突 出,并继续生长,形成花粉管。

2、花粉管的生长
(1)管内的变化:花粉细胞的物质全部进入花粉管,生殖 细胞(二核花粉粒)分裂为二精子。 (2)穿过花柱 ? ①在中空的花柱中,花粉管沿花柱道表面的分泌物中生长。 ? ② 在实心的花柱中溶解引导组织(或薄壁细胞)的中层, 在细胞之间通过。 (3)穿过子房并沿子房内壁和胎座,进入胚珠 ? 三种方式 ? ① 珠孔受精(一般如此) ? ② 合点受精(少见如榆,胡桃) ? ③ 中部受精(极少如南瓜等)

3、被子植物双受精过程及生物学意义
? 概念: ? 双受精:花粉管中的两个精子释放到胚 囊中后,2个精子中的一个与卵融合,形成受 精卵,将来发育成胚。另一个精子与2个极核 融合,形成初生胚乳核,以后发育为胚乳。这 种卵细胞和极核同时与2个精子分别完成融合 的过程,是被子植物有性生殖的特有现象,称 为双受精。

双受精过程
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? (1)过程 ①花粉管进入胚囊 (一般从已退化的助细胞的丝状器进入) 与助细胞有一定关系: A、从卵和助细胞之间进入。 B、穿过一个助细胞。 C、破坏一个助细胞进入。 ②花粉管破裂 A、胚囊内低氧膨压 B、管端壁溶解

(2)意义
? ①、 恢复了染色体的数目 ? ②、合子具有双亲的遗传特性,增强了后代的生活力, 适应性及变异性,使物种得到发展。

? ③

三倍体的胚乳也具有两性的遗传特性,加强了上 述作用。

.受精的过程

珠孔 珠被 卵细胞 极核 子房壁

1. 花粉管的形成和伸长 粘液的刺激 花粉粒 2. 受精 ------ 精子与卵细胞相融合形成受精卵的现象。 3. 双受精 ------ 两个精子分别与卵细胞和极核相融合的现象。 花粉管不断伸长 穿过花柱 胚珠

4、受精的选择作用
? (1)柱头对花粉的选择:生理生化相协调 的才萌发。 ? (2)卵细胞对精子的选择:与生理生化相 适应的精子融合。
? 意义:克服自交及近亲的受精的害处,得 到异体受精的好处。

5、无融合生殖和多胚现象
? (1)无融合生殖
? ①概念:不经过精卵结合,直接由某种细胞发育为胚的 现象。 ? ②类型: ? A、孤雌生殖:卵(蒲公英,早熟禾) ? B、无配子生殖:助细胞,反足细胞,极细胞(葱,鸢 尾,含羞草) ? C、无孢子生殖:珠心,珠被(柑橘) ? 意义:是被子植物用来代替有性过程的一种进化形式, 它即不同于有性生殖(不受精),也不同于营养繁殖 (还是通过种子繁殖)

?

(2)多胚现象

? ① 概念:有些植物一粒种子中往往有两个或多个胚 存在,这种现象称为多胚现象。

? ② ? ?

原因:A、无融合生殖 B、受精卵分裂 C、多胚囊


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